藥用合成高分子材料

1、第五章第五章 藥用合成高分子材料藥用合成高分子材料第一節(jié)第一節(jié) 聚丙烯酸類均聚物和聚丙烯酸類均聚物和共聚物共聚物 一、聚丙烯酸和聚丙烯酸鈉聚丙烯酸和聚丙烯酸鈉（一）化學(xué)結(jié)構(gòu)和制備聚丙烯酸（polyacrylic acid, PAA）是由丙烯酸單體加成聚合生成的高分子，用氫氧化鈉中和后即得到聚丙烯酸鈉（sodium polyacrylate, PAA-Na）,二者都是水溶性的聚電解質(zhì)。 聚丙烯酸的聚合反應(yīng)一般在50100的水溶液中進行，以過硫酸鉀、過硫酸銨或過氧化氫為引發(fā)劑。反應(yīng)中加入異丙醇、次磷酸鈉或巰基琥珀酸鈉等鏈轉(zhuǎn)移劑能調(diào)節(jié)聚合物的鏈長。 （二）性質(zhì)聚丙烯酸是硬而脆的透明片狀固體或白色粉末

2、，遇水易溶脹和軟化，在空氣中易潮解。1溶解性：聚丙烯酸易溶于水、乙醇、甲醇和乙二醇等極性溶劑，在飽和烷烴及芳香烴等非極性溶劑中不溶。聚丙烯酸鈉僅溶于水，不溶于有機溶劑。 當溶液中的氫氧化鈉過量時，解離度減小，大分子趨向卷曲狀態(tài)，溶解度下降，溶液由澄明變得混濁。在溶液中存在氫離子（例如加入鹽酸）或一價鹽離子時，也發(fā)生相同現(xiàn)象。 堿土金屬鹽可使聚合物的稀溶液生成沉淀。2粘度：聚合物溶液的黏度與聚合物大分子的構(gòu)象形態(tài)有關(guān)，分子鏈越舒展，黏度越大。因此溶解度越高，粘度也越大。3化學(xué)反應(yīng)性聚丙烯酸可以被氫氧化鈉中和，也可以被氨水、三乙醇胺、三乙胺等弱堿性物質(zhì)中和。多價金屬的堿中和聚丙烯酸生成不溶性鹽。聚

3、丙烯酸可以與乙二醇、甘油、環(huán)氧烷烴等發(fā)生酯鍵結(jié)合并形成交聯(lián)型水不溶性聚合物。 （三）應(yīng)用聚丙烯酸和聚丙烯酸鈉主要在軟膏、乳膏、搽劑、巴布劑等外用藥劑及化妝品中用作基質(zhì)、增稠劑、分散劑、增粘劑。近年來，聚丙烯酸在藥物控制釋放體系中有較多應(yīng)用。如PAA具有較好的生物黏附性被用來制備大分子的口服或黏膜制劑，以促進這類藥物的經(jīng)黏膜吸收。聚丙烯酸和聚丙烯酸鈉對人體無毒，即使攝入也不消化吸收。二、交聯(lián)聚丙烯酸鈉交聯(lián)聚丙烯酸鈉 （一）化學(xué)結(jié)構(gòu)和制備交聯(lián)聚丙烯酸鈉是以丙烯酸鈉為單體，在水溶性氧化-還原引發(fā)體系和交聯(lián)劑存在下經(jīng)沉淀聚合形成的水不溶性聚合物。常用的聚合引發(fā)劑為過硫酸鹽，交聯(lián)劑為二乙烯基類化合物。聚

4、合產(chǎn)物是呈膠凍狀或透明的彈性體。 （二）性質(zhì)交聯(lián)聚丙烯酸鈉是一種高吸水性樹脂材料。在水中不溶，但能迅速吸收自重數(shù)百倍的水分而溶脹。在交聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)內(nèi)，羧酸基團仍可吸引與之配對的可動離子和水分子，產(chǎn)生很高的滲透壓，結(jié)構(gòu)內(nèi)外的滲透壓差和聚電解質(zhì)對水的親和力，促使大量水迅速進入樹脂內(nèi)。樹脂吸水后具有很高的凝膠強度和彈性，即使施加一定壓力，水分也不被擠出，但長時間的受熱會使樹脂吸水率下降。 （三）應(yīng)用本品主要用作外用軟膏或乳膏的水性基質(zhì)，亦是巴布劑的主要基質(zhì)材料。交聯(lián)聚丙烯酸鈉大量用作醫(yī)用尿布、婦女衛(wèi)生巾等一次性復(fù)合衛(wèi)生材料的主要填充劑或添加劑。三、卡波沫（一）化學(xué)結(jié)構(gòu)和制備卡波沫（Carbomer）

5、也叫羧基乙烯共聚物，是丙烯酸與烯丙基蔗糖的共聚物。烯丙基蔗糖的多羥基在二單體共聚時產(chǎn)生輕度的交聯(lián)結(jié)構(gòu)。美國Goodrich化學(xué)公司最早生產(chǎn)卡波沫，其商品名為卡波普（Carbopol），有Carbomer 940、 Carbomer 934、 Carbomer 941等多個品種。卡波沫是中國藥典（2000年版）二部新增的品種，也是德、日、美、英等國家藥典收載的藥用高分子輔料之一。 （二）性質(zhì)1性狀：卡波沫是一種白色、疏松、酸性、引濕性強、微有特異臭的粉末，通常含水量高可達2%，平均粒徑為27m。2、溶解、溶脹及其凝膠特性 卡波沫可分散于水，迅速溶脹，但不溶解，表現(xiàn)出很低的粘性?？ú嵝院苋?，但

6、很容易與無機堿或有機堿反應(yīng)生成樹脂鹽，表現(xiàn)為用堿中和時，其在水、醇和甘油中逐漸溶解，粘度很快增大，在低濃度時形成澄明溶液，濃度較大時形成半透明狀凝膠。 增稠效率的比較增稠效率的比較Carbopol 樹脂在很低的樹脂在很低的濃度就可產(chǎn)生濃度就可產(chǎn)生很高的粘度很高的粘度3乳化及其穩(wěn)定作用 卡波沫在乳劑系統(tǒng)中具有乳化和穩(wěn)定雙重作用。一方面由于其分子中存在親水與疏水部分，因而具有乳化作用，另一方面它可在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)兩相粘度，大部分型號均可采用，這是卡波沫運用于乳劑系統(tǒng)的最大優(yōu)點。 4穩(wěn)定性 固態(tài)卡波沫較穩(wěn)定，104加熱2h不影響其性能，但260加熱30min完全分解。 5、生物相容性： 卡波沫毒性很

7、低，對皮膚無刺激性。（三）應(yīng)用1粘合劑與包衣材料： 用作顆粒劑和片劑的粘合劑，常用量為0.2%10.0%；成膜性好，用作包衣材料具有衣層堅固、細膩和滑潤感好的特點。 2局部外用制劑基質(zhì) 用作軟膏、洗劑、乳膏劑、栓劑或親水性凝膠劑的基質(zhì)，具有優(yōu)良的流變學(xué)性質(zhì)與增濕、潤滑能力，搽于皮膚表面具有特別的細膩滑爽感，在皮膚上鋪展性良好。 3乳化劑、增稠劑和助懸劑 卡波沫具有交聯(lián)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，特別適合用作助懸劑，卡波沫還可用于內(nèi)服或外用液體藥劑的增粘。口服混懸液口服混懸液Carbopol 樹脂的優(yōu)點樹脂的優(yōu)點極高的安全性和有效性在極低用量下提供優(yōu)秀的懸浮性能 (高屈服值) 對某些活性組份可提供遮味作用在液態(tài)

8、制劑中具有顯著的增稠效果可能增加某些活性成分的生物利用度4緩釋控釋材料 卡波沫的緩釋、控釋作用在于其溶脹與形成凝膠的性質(zhì)。以卡波沫為骨架與以纖維素衍生物為骨架制備的水凝膠型控釋制劑不同。5、黏膜黏附材料 利用卡波沫制備粘膜粘附片劑以達到緩釋效果，聚合物大分子鏈可以與粘膜糖蛋白大分子相互纏繞而維持長時間粘附作用。與一些水溶性纖維素衍生物配伍使用有更好的效果。Carbopol樹脂迅速溶脹形成一個凝膠界面，導(dǎo)致藥物緩慢釋放四、丙烯酸樹脂（一）化學(xué)結(jié)構(gòu)和制備1化學(xué)結(jié)構(gòu)丙烯酸樹脂實際上是甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸等單體按不同比例共聚而成的一大類聚合物。甲基丙烯酸共聚物和甲基丙烯酸酯共聚物是藥劑領(lǐng)

9、域中常用的薄膜包衣材料 2制備（1）乳液聚合各種丙烯酸樹酯膠乳液均可采用乳液聚合制備。（2）溶液聚合腸溶型、號樹脂和胃溶型號樹脂系用本法制備。（3）本體聚合滲透型樹脂Eudragit RL100和RS 100采用這種方法制備（二）性質(zhì)1玻璃化轉(zhuǎn)變溫度腸溶型甲基丙烯酸腸溶型甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯共聚物甲基丙烯酸甲酯共聚物（腸溶型、號樹脂）的Tg在160以上，胃崩型丙烯酸胃崩型丙烯酸樹脂樹脂的Tg卻低達-8，滲透型丙烯酸樹脂滲透型丙烯酸樹脂的Tg介于二者之間，約在55左右。雖然三類樹脂均具有良好成膜性，但Tg較高的樹脂表現(xiàn)出顯著剛性，所形成的膜脆性較大。含丙烯酸酯比例較大的胃崩型樹脂和胃溶型樹

10、脂一般可以不加或只需很少量的增塑劑即可用于薄膜衣制備；滲透型樹脂一般添加10%以下增塑劑。不含丙烯酸酯的腸溶型樹脂，用于包衣時需要較大比例的增塑劑。 2最低成膜溫度最低成膜溫度指樹脂膠乳液在梯度加熱干燥條件下形成連續(xù)性均勻而無裂紋薄膜的最低溫度限。最低成膜溫度太高的樹脂不適合薄膜包衣。 3機械性質(zhì)丙烯酸樹脂能夠在藥片上形成薄膜衣主要依賴于分子中酯基與藥片表面分子帶電負性原子形成氫鍵、分子鏈對藥片隙縫的滲透以及包衣液中其他成分的吸附。這與酯基碳鏈的長度有關(guān)。4溶解性丙烯酸樹脂易溶于甲醇、乙醇、異丙醇、丙酮和氯仿等極性有機溶劑，但在水中的溶解性質(zhì)則取決于樹脂結(jié)構(gòu)中的鍘鏈基團和水溶液pH。5滲透性雖

11、然含季銨基團的滲透型樹脂在水中不溶，但季胺鹽基具有很強的親水性，使其具有一定的水滲透溶脹性質(zhì)。（三）應(yīng)用丙烯酸樹脂主要用作片劑、微丸、緩釋顆粒等的薄膜包衣材料。 胃溶型樹脂薄膜包衣有利于藥品防潮、避光、掩色和掩味； 腸溶型樹脂主要用于那些易受胃酸破壞或胃刺激性較大藥物的包衣，也可以作為防水隔離層使用。 單純滲透性樹脂主要控制藥物釋放速度。用作緩釋、控釋制劑的骨架材料，用量可達5%20%，用于直接壓片，用量可高達10%50%。丙烯酸樹脂亦用于制備微囊、用作透皮吸收系統(tǒng)骨架、壓敏膠及直腸用凝膠劑等。第二節(jié)第二節(jié) 乙烯基類均聚物和共乙烯基類均聚物和共聚物聚物一、聚乙烯醇（一）化學(xué)結(jié)構(gòu)和制備聚乙烯醇（

12、polyvinyl alcohol，PVA）是一種水溶性聚合物。其制備方法是由聚醋酸乙烯醇解而成，而不是由乙烯醇單體聚合形成。聚醋酸乙烯醇解百分率稱為醇解度。醇解度為98%99%的PVA稱為完全醇解物。美國藥典規(guī)定藥用聚乙烯醇醇解度為85%89%。藥用聚乙烯醇分子量在30000200000，平均聚合度為5005000。國外市場有高粘度、中粘度和低粘度的不同產(chǎn)品。（二）性質(zhì)PVA的理化性質(zhì)與其醇解度、聚合度以及結(jié)構(gòu)中的羥基有很大的關(guān)系。1、溶解性 PVA具有極強的親水性，可溶于熱水或冷水中，分子量越大，結(jié)晶性越強，水溶性越差，但水溶液的粘度相應(yīng)增加。 水中的溶解性與分子量、水中的溶解性與分子量、

13、醇解度醇解度有關(guān)。有關(guān)。 PVA在酯、醚、酮、烴及高級醇中微溶或不溶，醇解度低在有機溶劑中的溶解度增加。 PVA 可溶于水和乙醇的混合溶劑。允許加入的醇量與醇解度有關(guān)，醇解度較低時，需加入較多的乙醇來幫助溶解。 醇解度87%89%的產(chǎn)品水溶性最好。PVA溶解度與醇解度的關(guān)系溶解度與醇解度的關(guān)系2 2、PVAPVA水溶液性質(zhì)水溶液性質(zhì)溶液黏度 黏度隨聚乙烯醇濃度增加而急劇上升，溫度升高則黏度下降。聚乙烯醇水溶液具有一定的表面活性作用。凝膠化 較高濃度（7%20%）聚乙烯醇溶液，在30以下存放過程中由于聚乙烯醇凝膠化作用，黏度逐漸升高，而且溫度越低、濃度和醇解度越高，這種變化越明顯。 混溶性 聚乙

14、烯醇水溶液可與許多水溶性聚合物混合，但與西黃蓍膠、阿拉伯膠和海藻酸鈉等相容性差。本品與大多數(shù)無機鹽有配伍禁忌。成膜性 聚乙烯醇具有良好的成膜性能。加入甘油、多元醇等增塑劑可進一步改善膜的柔性、韌性及保濕率。 3、化學(xué)性質(zhì)：、化學(xué)性質(zhì)： 聚乙烯醇在化學(xué)結(jié)構(gòu)上可以看成是在交替相隔碳原子上帶有羥基的多元醇，因此可以發(fā)生羥基的化學(xué)反應(yīng)，如醚化、酯化和縮醛化等。4、生物相容性：、生物相容性： 聚乙烯醇對眼、皮膚無毒、無刺激，是一種安全的外用輔料。藥用PVA相對分子質(zhì)量應(yīng)低于1105。（三）應(yīng)用：（三）應(yīng)用：1、聚乙烯醇作為藥物膜片的基材，廣泛應(yīng)用于涂膜劑、膜劑中。2、液體、半固體制劑中的應(yīng)用： 聚乙烯醇

15、具有助懸、增稠、增黏劑及在皮膚、毛發(fā)表面成膜等作用，用于糊劑、軟膏以及面霜、面膜、發(fā)型膠中，最大用量10%。3、作為片劑黏合劑和緩釋控釋骨架材料：聚乙烯醇水凝膠具有很好的生物相容性和良好的理化性能，在藥物控制釋放方面應(yīng)用廣泛。4、用作透皮吸收制劑輔料：PVA可用于制備透皮吸收膜劑。5、聚乙烯醇微球在醫(yī)藥中的應(yīng)用：把聚乙烯醇和交聯(lián)劑（如戊二醛）水溶液分散在油包水型乳液體系中，進行交聯(lián)反應(yīng)，可制得聚乙烯醇微球。6、高分子前體藥物載體：通過PVA上的-OH的反應(yīng)活性，可以把藥物分子共價鍵或離子鍵合到PVA的側(cè)基上，制成聚合物藥物，能夠降低藥物的毒副作用，并能夠控制藥物釋放。二、聚乙烯吡咯烷酮（二、聚

16、乙烯吡咯烷酮（PVP） （一）化學(xué)結(jié)構(gòu)與制備（一）化學(xué)結(jié)構(gòu)與制備 聚乙烯基吡咯烷酮也叫聚維酮，最早由德國科學(xué)家Reppe在20世紀30年代用N-乙烯基-2-吡咯烷酮（VP）單體催化聚合而成。VP聚合可采用陽離子聚合、陰離子聚合和自由基聚合方法，目前采用較多的是以過氧化物為引發(fā)劑的自由基聚合方法。聚合方法常用溶液聚合和懸浮聚合。中國藥典（2000年版）二部已收載標號為K30的產(chǎn)品。國際市場上主要為國際特品公司（ISP）的產(chǎn)品，其產(chǎn)品商品名為Plasdone。 美國國際特品公司Pharmacopeias product藥 典 產(chǎn) 品Plasdone Povidone 聚維酮Plasdone Cop

17、ovidone 共聚維酮Polyplasdone Crospovidone 交聯(lián)聚維酮Alginates 海藻酸鹽Cyclodextrins 環(huán)糊精 Celldone Microcrystalline Cellulose 微晶纖維素（二）性質(zhì)（二）性質(zhì) 1、性狀：PVP為白色至乳白色粉末，無嗅或幾乎無嗅，可壓性良好。PVP極易引濕，應(yīng)干燥密閉貯藏。2、溶解性：聚維酮易溶于水，在許多有機溶劑中極易溶解，如甲醇、乙醇、丙二醇、甘油、有機酸及其酯、酮、氯仿等，但不溶于醚、烷烴、礦物油、四氯化碳和乙酸乙酯。PVP溶液黏度與分子量和溶劑有關(guān)。較低分子量的聚維酮水溶液（含量在10%以下）的黏度很小。在相同

18、濃度下，聚維酮的乙醇溶液的黏度丙二醇溶液1.0106）并具交聯(lián)結(jié)構(gòu)，故不溶于水、有機溶劑以及強酸、強堿，但遇水可發(fā)生溶脹，由于其具有較高的毛細管活性、強的水合能力及相對較大的比表面積，因此可迅速吸收大量水分。交聯(lián)PVP吸水膨脹體積可增加150%200%，略低于羧甲基纖維素和低取代羥丙基纖維素，遠大于淀粉、海藻酸鈉和甲基纖維素。（三）應(yīng)用（三）應(yīng)用高度交聯(lián)的PVP可作為片劑或硬膠囊的崩解劑，可采用濕法壓片，也可直接壓片。本品還可作片劑干性黏合劑和填充劑、賦形劑。第三節(jié)第三節(jié) 環(huán)氧乙烷類均聚物和共聚物環(huán)氧乙烷類均聚物和共聚物一、聚乙二醇（一）化學(xué)結(jié)構(gòu)和制備聚乙二醇是用環(huán)氧乙烷與水或用乙二醇逐步加成

19、聚合得到的分子量較低的一類水溶性聚醚。環(huán)氧乙烷的開環(huán)聚合是離子型聚合反應(yīng)，引發(fā)劑可以是水、乙二醇、乙醇或低分子量的聚乙二醇。習(xí)慣上把相對分子質(zhì)量高于2.5104的環(huán)氧乙烷均聚物稱作聚氧乙烯。與PEG比較，具有熱塑性好、低吸濕性和高粘度等特點。（二）性質(zhì)1、性狀和溶解性相對分子質(zhì)量在200600的聚乙二醇為無色透明液體；相對分子質(zhì)量大于1000者在室溫下呈白色或米色糊狀或固體，微有異臭。易溶于水和多數(shù)極性溶劑，在脂肪烴、苯以及礦物油等非極度性溶劑中不溶。溫度升高時聚乙二醇在溶劑中的溶解度增加。當溫度升高至沸點時，聚合物中的高分子量部分則可能析出導(dǎo)致溶液混濁或形成膠狀沉淀。聚乙二醇水溶液發(fā)生混濁或

20、沉淀的溫度稱為濁點或曇點。吸濕性較低分子量的聚乙二醇具有很強的吸濕性，隨著分子量增大，吸濕性迅速下降表面活性與黏度聚乙二醇具有微弱的表面活性。當聚乙二醇分子的端羥基為酯基等其他疏水基團取代后，表面活性有很大提高，許多藥用非離子型表面活性劑如吐溫、賣澤、芐澤等都是低分子量聚乙二醇的衍生物。聚乙二醇水溶液黏度不高，但分子量在數(shù)萬內(nèi)的聚乙二醇的1%水溶液的黏度仍低于相近分子量和相同濃度的甲基纖維素、羧甲基纖維素、卡波沫934、海藻酸鈉等水溶性聚合物?；瘜W(xué)反應(yīng)性聚乙二醇分子鏈上兩端的羥基具有反應(yīng)活性，能發(fā)生所有脂肪族羥基的化學(xué)反應(yīng)生物相容性聚乙二醇的毒性低，皮膚刺激性亦很低。（三）應(yīng)用聚乙二醇是中國藥

21、典及英國、美國等許多國家藥典收載的藥用輔料。 液態(tài)聚乙二醇常用做注射劑的復(fù)合溶劑，最大量不超過30%。 液態(tài)聚乙二醇與其他乳化劑合用，對液體藥劑具有助懸、增黏與增溶作用及穩(wěn)定乳劑的作用。 可調(diào)節(jié)栓劑基質(zhì)的硬度與溶化溫度。 調(diào)節(jié)軟膏及化妝品基質(zhì)的稠度，具有潤濕、軟化皮膚、潤滑等效果。 可作為固體分散體的載體 聚乙二醇是常用的薄膜衣增塑劑、致孔劑、打光劑、滴丸基質(zhì)聚乙二醇的衍生物：基于PEG良好的生物相容性和親水性，近年開發(fā)了多種聚乙二醇的衍生物，PEG與可生物降解聚合物的接枝或嵌段共聚物，如聚乳酸/PEG、聚己內(nèi)酯/PEG、聚氨基酸/PEG、殼聚糖/PEG等接枝或嵌段的共聚物展現(xiàn)出優(yōu)良的藥物控制

22、釋放性能。氧乙烯類非離子表面活性劑以聚氧乙烯為親水部分的非離子型表面活性劑是一類用途廣泛的合成乳化劑，在藥劑學(xué)中發(fā)揮了較重要的作用。這類聚合物有：聚氧乙烯脫水山梨醇酯、聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚氧乙烯與聚氧丙烯共聚物等。二、泊洛沙姆二、泊洛沙姆（一）化學(xué)結(jié)構(gòu)和制備方法泊洛沙姆是兩端為聚氧乙烯、中間為聚氧丙烯的三嵌段共聚物，即PEO-PPO-PEO。泊洛沙姆也是一種非離子型表面活性劑，最早由美國Wyandotte公司生產(chǎn)，商品名為普流羅尼。其通式為HO（C2 H 4 O）a（C 3 H 6O）b（C 2 H 4O）cH。其中a和c為2130，b為1567。 泊洛沙姆的命名規(guī)則是在Po

23、loxamer后附以三位數(shù)字，前二位數(shù)代表聚氧丙烯嵌段的分子量，后一位數(shù)為聚氧乙烯嵌段在共聚物中所占的比例。泊洛沙姆是由環(huán)氧丙烷和環(huán)氧乙烷經(jīng)開環(huán)聚合反應(yīng)制備的。（二）泊洛沙姆的性質(zhì)溶解性： 隨著共聚物中聚氧乙烯含量的增加，泊洛沙姆的水溶性逐漸增大，而聚氧乙烯比例在30%以上的共聚物，均易溶于水，溶解度大于10%。 所有泊洛沙姆均易溶于乙醇和甲苯。表面活性： 泊洛沙姆的親水親油平衡值（HLB）從0.5至30.5。聚氧乙烯嵌段比例越高，HLB值越高。選擇適宜的泊洛沙姆單獨使用或配合使用，容易取得乳化液體所需要的HLB值。具有較小聚氧乙烯嵌段、分子量較高的泊洛沙姆的潤濕能力較強。泊洛沙姆增溶能力較弱

24、。起曇：泊洛沙姆水溶液加熱時，由于大分子的水合結(jié)構(gòu)被破壞以及形成疏水鏈構(gòu)象，發(fā)生起曇現(xiàn)象。凝膠作用：多數(shù)泊洛沙姆在較高濃度時即形成水凝膠。分子量越大，凝膠越易形成。生物相容性：泊洛沙姆具有很高的安全性，毒性低，無刺激過敏性，生物相容性好。（三）泊洛沙姆的應(yīng)用泊洛沙姆是目前被批準用于靜脈乳劑中的極度少數(shù)合成乳化劑之一。高分子量泊洛沙姆是水溶性栓劑、親水性軟膏、凝膠、滴丸劑等的基質(zhì)材料。在一些化妝品以及牙膏中亦曾作為基質(zhì)材料使用。在口服制劑中，主要利用水溶性泊洛沙姆作為增溶劑及乳化劑，具有潤濕、增溶以及減緩胃腸蠕動、延長吸收時間等作用。在液體藥劑中用作增黏劑、分散劑、助懸劑。第四節(jié)第四節(jié) 聚乳酸類

25、聚合物聚乳酸類聚合物聚乳酸具有可生物降解性和生物相容性，體內(nèi)代謝的最終產(chǎn)物是水和二氧化碳，中間產(chǎn)物乳酸是體內(nèi)糖代謝的產(chǎn)物，體內(nèi)不易聚集。聚乳酸已經(jīng)成為短期醫(yī)用生物材料中最具吸引力的聚合物，經(jīng)美國FDA批準聚乳酸可用作外科手術(shù)縫合線和骨折內(nèi)固定材料及藥物控釋載體等。 一、聚乳酸（PLA）結(jié)構(gòu)與制備方法 PLA可利用乳酸直接縮聚而成，得到的聚合物分子量較低。包括PLLA(聚L-乳酸)、PDLA(聚D-乳酸)、PDLLA(聚DL-乳酸)三種。合成聚乳酸的單體主要有乳酸（-羥基丙酸）和它的環(huán)狀二聚體丙交酯。聚乳酸的合成主要有兩種方法：丙交酯的開環(huán)聚合和乳酸的直接縮聚。目前丙交酯的開環(huán)聚合是主要的聚合方

26、法.丙交酯開環(huán)聚合法合成的聚乳酸成本高，不適于規(guī)?；a(chǎn)。直接縮聚法在進一步提高分子量和分子量分布方面存在一定的缺陷。PLA的性質(zhì)3種聚乳酸均溶于氯仿、二氯甲烷、乙腈、甲氫呋喃等有機溶劑，在水、乙醚、乙酸乙酯及烷烴類溶劑中不溶。PDLA和PLLA的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度約為57，都是高結(jié)晶性聚合物。聚D，L-乳酸是非晶態(tài)的聚合物，無熔融溫度，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度在4045。通常應(yīng)用較多的是聚D，L-乳酸，其次是聚L-乳酸。聚乳酸的降解屬水解反應(yīng)，分子量越高，結(jié)晶度越大，降解越慢。PLA的端羧基對其水解起催化作用，隨著降解的進行，體系中羧基含量增加，降解速率加快。聚乳酸降解首先發(fā)生在聚合物無定形區(qū)。二、聚乳酸

27、共聚物乳酸與乙醇酸共聚物（PLGA）為改善PLA的生物降解性能，合成了PLGA。無論二單體的配比如何，其結(jié)晶度都低于各均聚物。等摩爾配比時，共聚物的結(jié)晶度最低，降解速度也最大。聚乳酸與聚乙二醇嵌段共聚物：可生物降解的、在體內(nèi)長時間循環(huán)的載藥粒子的表面改性方法主要有兩種，一種是用親水性聚合物成表面活性劑涂層，另一種方法就是用親水性聚合物進行接枝或嵌段共聚。 PEG/PLA嵌段共聚物結(jié)構(gòu)與制備方法：第一種方法是采用亞錫類化合物作催化劑，通過聚乙二酸單甲醚（mPEG）與丙交酯開環(huán)聚合制備。第二種方法是采用陰離子開環(huán)聚合反應(yīng)。 PEG/PLA嵌段共聚物的性質(zhì)：PEG/PLA嵌段共聚物，易溶于鹵化烷烴如

28、氯仿和二氯甲烷等；溶于四氫呋喃、乙酸乙酯和丙酮，不溶于醇類溶劑如甲醇和乙醇等，在水中則形成膠束。PEG/PLLA嵌段共聚物膠束作為藥物載體，可以有效地增溶疏水性藥物，提高藥物的生物利用度，還可大大降低藥物的毒副作用，增強了藥物的靶向作用。三、聚乳酸及其共聚物的應(yīng)用聚乳酸是目前研究最多的可生物降解材料之一，它經(jīng)美國FDA批準用于醫(yī)用手術(shù)縫合線以及注射用微囊、微球、埋植劑等制劑的材料。 抗菌素：應(yīng)用聚乳酸微粒（納粒）包埋抗菌素，可以大大降低其毒性，提高治療指數(shù)?？拱┧幬铮壕廴樗嵛⒘Ｓ绕涫羌{粒在腫瘤細胞表面的吸附能力較強，能夠增強腫瘤細胞的攝?；钚?，從而提高藥物的靶向性，大幅度降低藥物的毒副作用。胰

29、島素：將胰島素包埋在聚乳酸、脂質(zhì)體和淀粉等聚合物微粒和納粒中進行口服或鼻腔給藥。激素類藥物：將孕酮包封于乳酸/乙醇酸共聚物中經(jīng)注射給藥或埋植于皮下。疫苗佐劑：用聚乳酸微粒和納粒作疫苗佐劑顯示了很強的抗體應(yīng)答和抗感染能力，聚乳酸有可能成為有效而又安全的疫苗佐劑。第五節(jié)第五節(jié) 離子交換樹脂離子交換樹脂離子交換樹脂是指具有離子交換基團的高分子化合物。它具有一般聚合物所沒有的新功能離子交換功能，本質(zhì)上屬于反應(yīng)性聚合物。離子交換樹脂是最早出現(xiàn)的功能高分子材料，其 歷史可追溯到上一世紀30年代。1935年英國的Adams和Holmes發(fā)表了關(guān)于酚醛樹脂和苯胺甲醛樹脂的離子交換性能的工作報告，開創(chuàng)了離子交換

30、樹脂領(lǐng)域，同時也開創(chuàng)了功能高分子領(lǐng)域。離子交換樹脂發(fā)展史上的另一個重大成果是大孔型樹脂的開發(fā)。20世紀50年代末，國內(nèi)外包括我國的南開大學(xué)化學(xué)系在內(nèi)的諸多單位幾乎同時合成出大孔型離子交換樹脂。與凝膠型離子交換樹脂相比，大孔型離子交換樹脂具有機械強度高、交換速度快和抗有機污染的優(yōu)點，因此很快得到廣泛的應(yīng)用。一、離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)一、離子交換樹脂的結(jié)構(gòu) 離子交換樹脂是一類帶有可離子化基團的三維網(wǎng)狀高分子材料，其外形一般為顆粒狀，不溶于水和一般的酸、堿，也不溶于普通的有機溶劑，如乙醇、丙酮和烴類溶劑。常見的離子交換樹脂的粒徑為0.31.2nm。一些特殊用途的離子交換樹脂的粒徑可能大于或小于這一范圍。

31、聚苯乙烯型陽離子交換樹脂的示意圖聚苯乙烯型陽離子交換樹脂的示意圖 從圖中可見，樹脂由三部分組成：三維空間結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)骨架；骨架上連接的可離子化的功能基團；功能基團上吸附的可交換的離子。 強酸型陽離子交換樹脂的功能基團是SO3-H+，它可解離出H+，而H+可與周圍的外來離子互相交換。功能基團是固定在網(wǎng)絡(luò)骨架上的，不能自由移動。由它解離出的離子卻能自由移動，并與周圍的其他離子互相交換。這種能自由移動的離子稱為可交換離子。通常，將能解離出陽離子、并能與外來陽離子進行交換的樹脂稱作陽離子交換樹脂；而將能解離出陰離子、并能與外來陰離子進行交換的樹脂稱作陰離子交換樹脂。從無機化學(xué)的角度看，可以認為陽離子交換

32、樹脂相當于高分子多元酸，陰離子交換樹脂相當于高分子多元堿。應(yīng)當指出，離子交換樹脂除了離子交換功能外，還具有吸附等其他功能，這與無機酸堿是截然不同的。 陽離子交換樹脂可進一步分為陽離子交換樹脂可進一步分為強酸型、中酸型和強酸型、中酸型和弱酸型弱酸型三種。如三種。如RSO3H為強酸型，為強酸型，RPO(OH)2為為中酸型，中酸型，RCOOH為弱酸型。習(xí)慣上，一般將中酸為弱酸型。習(xí)慣上，一般將中酸型和弱酸型統(tǒng)稱為弱酸型。型和弱酸型統(tǒng)稱為弱酸型。 陰離子交換樹脂又可分為陰離子交換樹脂又可分為強堿型和弱堿型強堿型和弱堿型兩種。兩種。如如R3NCl為強堿型，為強堿型，RNH2、RNRH和，和，RNR”2為

33、弱堿型。為弱堿型。二、離子交換樹脂的制備方法二、離子交換樹脂的制備方法離子交換樹脂的制備過程主要包括兩大部分：合成一種三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的大分子和連接上離子交換基團。具體方法，可先合成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)大分子，然后使之溶脹，通過化學(xué)反應(yīng)將交換基團連接到大分子上。也可先將交換基團連接到單體上，或直接采用帶有交換基團的單體聚合成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)大分子的方法。強酸型陽離子交換樹脂絕大多數(shù)為聚苯乙烯系骨架，通常采用懸浮聚合法合成樹脂，然后磺化接上交換基團。CH2CHCHCOOH+CH2CH2CHCH2CHCH2COOHCHCH2CH三、離子交換樹脂的功能 離子交換樹脂最主要的功能是離子交換，此外，它還具有吸附、催化、脫水等功

34、能。離子交換功能 離子交換樹脂相當于多元酸和多元堿，它們可發(fā)生下列三種類型的離子交換反應(yīng)。 中和反應(yīng)：中和反應(yīng)：RSO3H + NaOHRSO3Na + H2ORCOOH + NaOHRCOONa + H2ORN(CH3)3OH + HCl+ H2ORN(CH3)3ClNHOH + HClRNHClR+ H2O 復(fù)分解反應(yīng)：復(fù)分解反應(yīng)：RSO3Na + KClRSO3K + NaCl2RCOONa + CaCl2(RCOO)2CaNa + 2NaClRNCl + NaBrRNBr + NaCl2RNH3Cl + Na2SO4(RNH3)2SO4+ 2NaCl 中性鹽反應(yīng)：中性鹽反應(yīng)：RSO3H

35、 + NaClRSO3Na + HClNHOH + NaClRNHClR+ NaOH吸附功能無論是凝膠型或大孔型離子交換樹脂，還是吸附樹脂相對來說，均具有很大的比表面積。根據(jù)表面化學(xué)的原理，表面具有吸附能力。吸附功能不同于離子交換功能，吸附量的大小和吸附的選擇性，決定于諸多因素，其中最主要決定于表面的極性和被吸附物質(zhì)的極性。吸附是范德華力作用，因此是可逆的，可用適當?shù)娜軇┗蜻m當?shù)臏厥怪馕?。四、四、離子交換樹脂的重要特征參數(shù)離子交換樹脂的重要特征參數(shù)交換容量交換容量離子交換樹脂的交換容量是指單位質(zhì)量或單位體積樹脂可交換的離子基團的數(shù)量的能力。樹脂的交換容量與其實際所含的離子基團的數(shù)量并不一定一

36、致，因為樹脂上的離子集團并不一定會全部進行離子交換，可交換的基團的比例依據(jù)測試條件不同而異。酸堿強度 交聯(lián)度、粒徑、空隙率和溶脹度五、離子交換樹脂的應(yīng)用離子交換樹脂的應(yīng)用水處理水處理水處理包括水質(zhì)的軟化、水的脫鹽和高純水的制備等。水處理是離子交換樹脂最基本的用途之一。如下面是去離子水的制備裝置。醫(yī)藥衛(wèi)生離子交換樹脂在醫(yī)藥衛(wèi)生事業(yè)中被大量應(yīng)用。如在藥物生產(chǎn)中用于藥劑的脫鹽、吸附分離、提純、脫色、中和及中草藥有效成分的提取等。離子交換樹脂本身可作為藥劑內(nèi)服，具有解毒、緩瀉、去酸等功效，可用于治療胃潰瘍、促進食欲、去除腸道放射物質(zhì)等。對于外敷藥劑，用離子交換樹脂粉末可配制軟膏、粉劑及嬰兒護膚用品，用以吸除傷口毒物和作為解毒藥劑。將各種藥物吸附在離子交換樹脂上，可有效地控制藥物釋放速率，延長藥效，減少服藥次數(shù)。利用離子交換樹脂吸水后體積迅速膨脹的特點，將其與藥劑混合制成藥片，服后可迅速脹大崩解，更快更好地發(fā)揮藥物的作用。此外，離子交換樹脂還在冶金工業(yè)、海洋資源利用、化學(xué)工業(yè)、食品工業(yè)、環(huán)境保護方面有廣泛的應(yīng)用。例如，離子交換樹脂在化學(xué)實驗、化工生產(chǎn)上已經(jīng)和蒸餾、結(jié)晶、萃取和過濾一樣，成為重要的單元操作，普遍用于多種無機、有機化合物的分離、提純，濃縮和回收等。環(huán)境保護方面，影片洗印廢水中的銀是以Ag(SO3)23-等陰離子形式存在的，使用型強堿性離子交換樹脂處理